Elektronik Grunder: PN Junctions - dummies

I själva verket är P-typ (positivt laddade) och halvledare av N-typ (negativt laddade) bara ledare. Men om du sätter dem ihop på en elektronisk krets skapar du en pn korsning och en intressant och mycket användbar sak händer: Nuvarande kan strömma genom pn korsningen , men bara i en riktning.

Om du sätter positiv spänning på p-sidan av korsningen och negativ spänning på n-sidan, strömmar strömmen genom korsningen. Men om du spänner om spänningen, sätter du negativ spänning på p-sidan och positiv spänning på n-sidan, strömmen strömmar inte.

Bild en svänggrind som portarna du måste gå igenom för att komma in i en baseballstadion eller en tunnelbanestation: Du kan gå genom porten i en riktning men inte den andra. Det är i huvudsak vad en p-n-korsning gör. Det låter strömmen flyta på ett sätt men inte det andra.

För att förstå varför p-n-korsningar tillåter ström att strömma i endast en riktning måste du först förstå vad som händer rätt vid gränsen mellan p-typmaterialet och materialet n-typ. Eftersom motsatta laddningar lockar, lockas de extra elektronerna på n-typssidan av korsningen till hålen på p-typen. Så börjar de glida över till andra sidan.

När en elektron lämnar n-typsidan för att fylla ett hål på sidotypen av p-typ, lämnas ett hål i den n-typen där elektronen var. Således är det som om elektronen och hålhandeln placerar. Gränsen för en p-n-korsning hamnar befolkade av defekter: Elektroner och hål har korsat gränsen och är nu på fel sida av korsningen.

Denna region som upptas av elektroner och hål som har korsat över kallas uttömningszonen . Eftersom ena sidan av uttömningszonen har elektroner (negativa laddningar) och den andra sidan har hål (positiva laddningar) finns en spänning mellan de två kanterna i uttömningszonen.

Denna spänning har en intressant effekt på defektorerna: Den lockar dem att vända sig och komma hem. Med andra ord, hålen som hoppat till den negativa sidan av korsningen lockar elektronerna som hoppat till den positiva sidan.

Föreställ dig hur det är att vara en elektron som hoppat över gränsen och in i p-typen av korsningen. Att vara negativt laddad är att du är attraherad att flytta vidare in i p-sidan av de positivt laddade hålen du ser framför dig.

Men du är också lockad av de positivt laddade hålen som ligger nu bakom dig - samma hål du handlade ställen med utövar nu ett drag på dig som avskräcker dig från att gå längre.

Det går inte att bestämma dig, du bestämmer dig för att bara stanna. Det är precis vad som händer med elektronerna och hålen som har korsat över till andra sidan. Utarmningszonen blir stabil - ett tillstånd som heter jämvikt .

Undersök nu vad som händer när jämvikten störs av en spänning placerad över p-n-korsningen. Effekten beror på vilken riktning spänningen appliceras på följande sätt:

• Om du applicerar positiv spänning på p-sidans sida och negativ spänning på n-typssidan trycks uttömningszonen från båda sidor mot mitten, gör det mindre. Elektroner in i n-typssidan av korsningen pressas av spänningen mot uttömningszonen och så småningom kollapsar den helt. När det händer blir p-n-klyftan en ledare och strömmen strömmar.

• När spänningen appliceras i omvänd riktning dras uttömningszonen från båda sidor av korsningen och expanderar således. Ju större det blir desto mer en isolator blir p-n-klyftan. Således, när spänning appliceras i omvänd riktning, strömmar strömmen inte genom korsningen.